自動變速器的閥體檢測技術(shù)
——垂度測試法

◆文/上海 齊明

在自動變速器的閥體檢測技術(shù)——目測法(本刊2020年3～4期“AT維修站”欄目刊登)中筆者已介紹過搖擺測試法，但是搖擺量究竟達(dá)到多大數(shù)值時才會出現(xiàn)問題？一般來說，大多數(shù)閥體中的滑閥與閥孔之間的配合間隙(單側(cè))應(yīng)該小于0.038mm，才能保證滑閥的正常運(yùn)行。當(dāng)數(shù)值大于此配合間隙時，滑閥的整體密封性能下降，這時閥體應(yīng)更換或者對閥孔進(jìn)行修復(fù)。目測法無法給我們提供定量的數(shù)據(jù)，因此本期我們將專門介紹可以定量測試擺動量的垂度測試法。垂度測試法應(yīng)用時只需一些常用的簡單工具，如游標(biāo)卡尺、百分表，或是一些標(biāo)準(zhǔn)的針規(guī)都可以。通過進(jìn)行簡單的測量和一些計(jì)算便可實(shí)際測得滑閥與閥孔之間的配合間隙了。我們將以典型例子4T60E閥體中的鎖止作用閥為例來進(jìn)行說明，掌握了解其實(shí)質(zhì)后，我們還可以將此方法用于其他閥體上。

一.使用游標(biāo)卡尺或百分表的測量法

如圖1所示為4T60E閥體中的TCC鎖止作用閥孔。閥孔在CW附近經(jīng)常被鎖止閥上最大的控制圓磨損，為了測量該處的閥孔磨損程度，我們可以將鎖止閥取出，然后倒插入閥孔內(nèi)，將滑閥上的最大控制圓置于閥孔經(jīng)常磨損的部位，也就是控制圓的工作位置。此時滑閥會下垂偏離閥孔的中心線，在CW處的滑閥與閥孔的磨損量越大，其配合間隙越大，在滑閥另一頭的下垂量或擺動量就越大。于是我們通過測量CM處的下垂量或擺動量來推算出CW位置的閥孔與滑閥的配合間隙。圖1中CP為接觸點(diǎn)，CW為接觸厚度，CM為測量點(diǎn)。

圖1 垂度測試示意圖

圖2 計(jì)算方法示意圖

其計(jì)算的原理來自于圖2中所示的2個相似三角形。BC是我們需要計(jì)算出的配合間隙，而B’C’則是我們測量的下垂量，它的位置位于圖1中的CM處，根據(jù)幾何的相似原理，從圖2我們可以得到：AB/BC=A’B’/B’C’。于是可知公式(1)，

AB就是CW的長度，可以直接測量。A’B’可以通過測量然后計(jì)算出來。舉例說明，顯示4T60E鎖止閥孔的配合間隙的計(jì)算過程。

第一步，測量A B的大小。它就是接觸厚度CW=4.4577mm。

第二步，測量B’C’的大小。它是CM處滑閥的下垂量(偏離中心線的最大距離)。這里我們測得其上下擺動的最大量為0.7620mm，因此我們需要將它除以2，B’C’=0.7620 / 2 =0.3810mm。

第三步，計(jì)算有效長度A’B’的大小。

首先，測量CM到CP的距離，這里我們測得28.5242mm。

然后，計(jì)算AB的一半：4.4577/2= 2.2289mm。

最后，將以上2個數(shù)字相減，得到26.2953mm。

因此，有效長度A’B’= 26.2953mm。

第四步，計(jì)算配合間隙，使用公式(1)并利用以上數(shù)值，可以計(jì)算出CW處的配合間隙為：

BC= 4.4577 / 26.2953×0.381 = 0.0646mm

正常的間隙應(yīng)該在0.038mm以內(nèi)，因此該計(jì)算數(shù)據(jù)表明此閥孔已超出正常磨損的范圍，需要進(jìn)行修復(fù)。

上述方法需要用游標(biāo)卡尺或者百分表在CM處進(jìn)行垂度的測量，圖3所示為使用游標(biāo)卡尺來測量CM處的擺動量(CD4E閥體的旁路鎖止閥)。此時需注意圖3中游標(biāo)卡尺測量的位置，它必須與有效長度A’B’的計(jì)算位置相一致。除了游標(biāo)卡尺，我們還可以使用百分表來進(jìn)行測量。百分表需要用定位架來固定，但其測量的可靠性要比卡尺好(圖4)。

二．使用針規(guī)的測量法

另一種垂度測量的方法，測量時更簡單，這種方法不需要卡尺或百分表，只需借用現(xiàn)成的一套標(biāo)準(zhǔn)針規(guī)即可。針規(guī)為一些直徑已被標(biāo)定的細(xì)針，它是主要用于測量孔的尺寸、距離和孔深的標(biāo)準(zhǔn)測量工具(圖5)。

圖3 使用游標(biāo)卡尺來測量擺動量(CD4E閥體的旁路鎖止閥)

圖4 使用百分表來測量擺動量(CD4E閥體的旁路鎖止閥)

圖5 整套的標(biāo)準(zhǔn)針規(guī)(英制)

用針規(guī)來測量滑閥的下垂量是將針規(guī)插入下垂的滑閥與閥孔之間(圖6)，閥孔磨損量越大，滑閥下垂量就越大，規(guī)定尺寸的針規(guī)插入就會覺得太松，我們據(jù)此就可以判別閥孔的磨損量已經(jīng)超標(biāo)。

在此我們舉例來說明如何使用針規(guī)來進(jìn)行測量。圖6中顯示的是一塊CD4E閥體，鎖止旁路閥已被倒插入閥孔，滑閥的大圓處于其通常的工作位置上。我們現(xiàn)在插入一個已標(biāo)定好的直徑0.110inch(1inch=25.4mm)的針規(guī)時，感覺有些稍緊，于是我們再換一個直徑為0.106inch的針規(guī)試試，這次感覺又太松，因此我們就可以判斷這里正確的垂度大概在0.109inch左右。

此時需要注意的是在插入針規(guī)時，插入的深度只需0.13～0.25mm之間即可，不要插入過深。此外，插入針規(guī)時要小心，不要用力插入或硬將針規(guī)擠進(jìn)去。

圖6 用針規(guī)來進(jìn)行垂度測試(CD4E閥體的旁路鎖止閥)

那么如何通過這個測量到的下垂量來推算出滑閥與閥孔的配合間隙呢？

圖7中的PD指的是輕松插入到閥孔與下垂的滑閥之間的最大針規(guī)直徑，SD指的是針規(guī)測量處的滑閥控制圓直徑，而BD指的是針規(guī)測量處的閥孔直徑。要通過PD的大小來計(jì)算出滑閥大圓與閥孔接觸區(qū)域(CW)的配合間隙，我們還是需要利用上文提及的圖2中的2個相似三角形和計(jì)算公式(1)。只是公式(1)中的B’C’需要通過公式(2)來計(jì)算：

公式(2) B’C’= PD–( BD-SD)/2

我們現(xiàn)在再以4T60E中鎖止閥為例來介紹一下實(shí)際計(jì)算過程。

第一步，測量A B的大小。它就是接觸厚度CW=4.4577mm。

第二步，找到最大的PD數(shù)值。這里我們找到的針規(guī)直徑為0.205in，相當(dāng)于5.2070mm。

第三步，測量孔徑BD和滑閥控制圓直徑SD。這里我們測得：BD=18.6182mm，SD=8.9916mm。

圖7 針規(guī)測量的示意圖

第四步，利用公式(2)，計(jì)算垂度B’C’=0.3937mm。

第五步：計(jì)算有效長度A’B’。這里有效長度A’B’的計(jì)算與上例中相同，A’B’= CM到CP的距離–CW/2 =26.2953mm。

第六步，計(jì)算配合間隙，使用公式(1)并利用以上數(shù)值，可以計(jì)算出CW處的配合間隙為：

這個間隙值已經(jīng)超過0.038mm的正常配合范圍。

三、垂度測試法總結(jié)

垂度測試法并非100%精確的，但是只要我們的測量工具和測量方法正確，它的精度對于我們所需要知道的閥孔配合間隙是否已超過臨界值的問題來說已經(jīng)是足夠了。

另外，很多情況下，滑閥在閥孔中單側(cè)受力，使滑閥或閥孔在某一側(cè)的磨損超過周邊其余部位，通?？梢杂檬蛛娡策M(jìn)行光照法來發(fā)現(xiàn)。因此在這種偏磨的情況下進(jìn)行垂度測量時，滑閥擺動的方向應(yīng)該是其擺動量最大的方向，也就是測量其磨損最大部位的配合間隙。

垂度測試法只是很多測量方法中的一種，它的最大優(yōu)點(diǎn)是成本低，尤其是當(dāng)你已經(jīng)擁有了一些很好的測量工具。該測試法比較適用于測量那些總體長度較大，而閥上的控制圓的厚度較小的滑閥，而且利用百分表或電子卡尺計(jì)算出來的間隙值要比針規(guī)方法更精確。

在高里程數(shù)的CD4E閥體中，旁路鎖止控制閥是更常見的磨損點(diǎn)，我們可以跳過繁瑣的計(jì)算，直接使用以下計(jì)算好的數(shù)據(jù)來操作。如圖8所示，我們可以將針規(guī)或者鉆頭柄插入該倒插著的閥的下端，閥體在正常情況下，這個間隙應(yīng)該在1.778mm以上，閥體磨損越大，閥下垂量就越大，這里針規(guī)可以插入的間隙就越小，此時所能允許的最小間隙不能低于1.473mm。如果低于這個數(shù)，就必須更換閥體或?qū)@個閥孔進(jìn)行鉸孔修復(fù)了。

圖8 CD4E旁路鎖止控制閥的垂度測試